石英晶體微天平原理?

百歐林科技

石英晶體微天平（Quartz Crystal Microbalance，QCM）是一種高靈敏度的質(zhì)量檢測(cè)儀器，其基本原理基于石英晶體的壓電效應(yīng)和壓電諧振現(xiàn)象。
壓電效應(yīng)
石英晶體內(nèi)部每個(gè)晶格在不受外力作用時(shí)呈正六邊形。當(dāng)在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力時(shí)，晶格的電荷中心會(huì)發(fā)生偏移而極化，從而在晶片相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)；反之，若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變。
壓電諧振
如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅會(huì)明顯加大，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。此時(shí)，電路的振蕩頻率等于石英晶體振蕩片的諧振頻率。
質(zhì)量檢測(cè)
當(dāng)在晶體表面上鍍一層薄膜時(shí)，晶體的振動(dòng)會(huì)減弱，這種振動(dòng)或頻率的減少是由薄膜的厚度和密度決定的。因此，可以通過測(cè)量頻率的變化來檢測(cè)晶體表面質(zhì)量的變化。根據(jù)Sauerbrey公式，QCM的諧振頻率變化與外加質(zhì)量成正比。
耗散因子
耗散型石英晶體微天平（QCM-D）不僅可以檢測(cè)頻率變化，還可以測(cè)量耗散因子（D）。耗散因子是指當(dāng)驅(qū)動(dòng)石英晶體振蕩的電路斷開后，晶體頻率降低到0的時(shí)間快慢。它是分析吸附在傳感器表面的分子層狀態(tài)（包括質(zhì)量、厚度和結(jié)構(gòu)性質(zhì)如粘彈性）的重要參數(shù)。
石英晶體微天平利用這些原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)極小質(zhì)量變化的高精度檢測(cè)，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

糖漬小番茄

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mn8875

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富貴竹

細(xì)節(jié)決定成敗，樓主分析得很到位。

jiushi

這篇文章的邏輯性很強(qiáng)，讓人一目了然，很有啟發(fā)性。

華爾斯閥門

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